C语言笔记之二进制

1. 位运算

1. 按位运算

No.	操作符	功能
1	&	按位与
2	|	按位或
3	~	按位取反
4	^	按位异或

2. 运算规则

A	B	A & B	A | B	A ^ B
0	0	0	0	0
0	1	0	1	1
1	1	1	1	0
1	0	0	1	1

3. 示例

（1）按位与
让某一位或某些位为0。

int n = 0xFFFF;
n = n & 0x0010;

截取二进制数中的一段值。

int n = 0xFFab;
n = n & 0x00FF;

（2）按位或
让某一位或某些位为1。

int n = 0x0000;
n = n | 0x0010;

拼接两个二进制数。

int a = 0xab00;
int b = 0x0012;
int c = a|b;

（3）按位取反
得到全部为1的数字~0。

int n = ~0;// 等同于0xFFFF

使数字的部分清零x& ~7。

int n = 0xFFFF;
n = n & ~7;

（4）按位异或
两个相等数异或结果为0。

int n = 0x1234;
n = n^n;

对同一个变量两次异或，变会原值。

int a = 0x1234;
int b = 0x1357;
a = a^b;
a = a^b;

逻辑运算与按位运算
1.逻辑运算结果只有0和1两种值，按位运算有多种值。
2.逻辑运算相当于把所有的非零值都变成1，再按位运算。

2. 移位运算

No.	操作符	功能
1	<<	左移
2	>>	右移

1. 左移
   i<<j表示i中所有位向左移动j个位置，右边填入0。
   所有小于int的类型，移位以int大小执行，结果为int。
2. 右移
   i>>j表示i中所有位向右移动j个位置，
   对于unsigned类型，左边填入0;对于signed类型，左边填入符号位。
   所有小于int的类型，移位以int大小执行，结果为int。
3. 位移运算与乘除运算
   位移运算与乘除运算运算有如下对应关系：

No.	位移运算	乘除运算
1	x<<1	x*2
2	x>>1	x/2
3	x<<n	x*pow(2,n)
4	x>>n	x/pow(2,n)
5	x<<=1	x*=2
6	x>>=1	x/=2
7	x<<=n	x*=pow(2,n)
8	x>>=n	x/=pow(2,n)

3. 位域

3.1 位域是什么？

位域是又称作位段，是把一个字节中的二进位划分为几个不同的区域。

3.2 位域有什么用？

节省空间，有些信息不需要占用一个完整的字节。

3.3 位域怎么用？

1. 定义位域
   定义位域与结构定义相仿。

–语法

struct 位域结构名{ 
    类型 位域名:位域长度;
};

为了保证位域的可以移植性，成员类型通常为unsigned int和int，C99可以使用bool。

–示例

struct Byte{
  unsigned int b1:1;
  unsigned int b2:1;
  unsigned int b3:1;
  unsigned int b4:1;
  unsigned int b5:1;
  unsigned int b6:1;
  unsigned int b7:1;
  unsigned int b8:1;
 };

2. 位域变量
   定义和使用位域变量与结构体相同。每个域有一个域名，允许在程序中按域名进行操作。

void printByte(struct Byte a){
  printf("%d",a.b1);
  printf("%d",a.b2);
  printf("%d",a.b3);
  printf("%d",a.b4);
  printf("%d",a.b5);
  printf("%d",a.b6);
  printf("%d",a.b7);
  printf("%d\n",a.b8);
}
int main () {
struct Byte a;
printByte(a);
struct Byte b = {1,0,1,0,1,0,1,0,};
printByte(b);
return 0;
}

3. 位域大小

printf("sizeof(Byte) = %ld\n",sizeof(Byte));

struct Byte{
    unsigned char b1:1;
    unsigned char b2:1;
    unsigned char b3:1;
    unsigned char b4:1;
    unsigned char b5:1;
    unsigned char b6:1;
    unsigned char b7:1;
    unsigned char b8:1;
};

位域的存储由编译器实现决定。编译器规定存储单元大小(8位、16位、32位)。 编译器会把位域逐个放入存储单元，位域之间没有间隙，直到存储单元放不下下一个位域，然后从下个存储单元继续存放。也有编译器跨存储单元存放。存放顺序也是编译器决定。
整个结构体的总大小为最宽基本类型成员大小的整数倍。